数字电路与逻辑设计3-3.ppt

《数字电路与逻辑设计3-3.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第三章集成门电路（INTEGRATEDGATECIRCUIT)集成门电路是实现数字系统功能的物质基础。门即电子开关，具有开门状态（开关接通）和关门状态（开关断开）集成电路芯片，把实现各种功能的元器件及其连线都集中制造在同一块半导体材料小片上，并封装在一个壳体中，通过引线与外界联系。可靠性高、可维护性好、功耗低、成本低等优点，而且可以大大简化设计和调试过程。3.1半导体器件的开关特性3.2分立元件门电路3.3TTL集成逻辑门3.1半导体器件的开关特性半导体器件如晶体二极管、晶体三极管和MOS管等器件都有导通和截止的开关

2、作用。利用电子器件的两种不同状态表示一个二进制数。3.1.1晶体二极管的开关特性静态特性又称伏安特性：二极管在导通和截止两种稳定状态下的特性。门槛电压(VTH)：使二极管开始导通的正向电压，又称为阈值电压、死区电压、导通电压。（一般锗管约0.1V，硅管0.5V）钳位电压即折线化的死区电压0.3V,0.7V1、正向特性正向电压VD≤VTH：管子截止，电阻很大，正向电流IF接近于0，二极管类似于开关的断开状态；正向电压VD=VTH：管子开始导通，正向电流IF开始上升；正向电压VD＞VTH(一般锗管为0.3V，硅管为0.7V

3、)：管子充分导通，电阻很小，正向电流IF急剧增加，二极管类似于开关的接通状态。2．反向特性二极管在反向电压VR作用下，处于截止状态，反向电阻很大，反向电流IR很小（将其称为反向饱和电流，用IS表示，通常可忽略不计），二极管的状态类似于开关断开。而且反向电压在一定范围内变化基本不引起反向电流的变化。正向导通状态开关闭合电路短路表征逻辑1反向截止状态开关断开电路断路表征逻辑0二极管开关电路及其等效电路DU0RR断开R关闭(a)(b)(c)晶体三极管由集电结和发射结两个PN结构成，有截止、放大、饱和三种工作状态。

4、静态开关特性：三极管在饱和和截止两种稳定状态下的特性。3.1.2晶体三极管的开关特性截止状态：Ub<0,ib0,ic0,UceUcc，相当于开关断开。放大状态：Ub>0,ic=βib饱和状态：Ub>0,ibIbsUcc/βRc,IbsIcs/β;此时ic=IcsUcc/Rc,Uce0.3V相当于开关接通。ARcRbbceUccFUoUi截止状态开关断开电路断路表征逻辑0饱和状态开关闭合电路短路表征逻辑13.2分立元件门电路3.2.1二极管“与”门（ANDgate）功能：当A与B都为高时，输出

5、F才为高。表达式：F=A•B逻辑电路图：ABRFUcc5VD1D2UAUBUF0V0V0.7V0V5V0.7V5V0V0.7V5V5V5VABF000010100111输入输出高电位用1，低电位用0；真值表逻辑变量逻辑函数AB&F3.2.2二极管“或”门（ORgate）功能：当A与B中只要有一个为高时，输出F就为高。表达式：F=A＋B逻辑电路图：UAUBUF0V0V0V0V5V4.3V5V0V4.3V5V5V4.3VABF000011101111输入输出高电位用1，低电位用0；真值表AB1FABRFD1D2逻辑变量逻

6、辑函数3.2.3三极管“非”门（NOTgateorinverter）功能：当A为低时，输出F就为高。表达式：F=A逻辑电路图：3.2.4“与非”门、“或非”门UiUo0V5V3.2V0.3VAF0110输入输出高电位用1，低电位用0；真值表A1FARcRbb逻辑变量逻辑函数ceUccFUoUi3.3TTL集成逻辑门学习时应重点掌握集成逻辑门电路的功能和外部特性，以及器件的使用方法。对其内部结构和工作原理只要求作一般了解。3.3.1典型TTL与非门1.电路结构及工作原理2.主要外部特性参数3.TTL与非门集成电路芯片3.

7、3.2其他类型的TTL门电路1.几种常用的TTL门电路2.集电极开路门（OC门）3.三态输出门（TS门）3.3.3正逻辑和负逻辑3.3.1典型TTL“与非”门1.电路结构及工作原理R1R2R4R3R5ABCFT1T2T3T4T5Ucc(5V)输入级输出级中间级0.3V3.6V1VR1R2R4R3R5ABCFT1T2T3T4T5Ucc(5V)3.6V0.3V1V0.7V1.4V2.1V2.主要外部特性参数输出高电平，输出低电平，开门电平，关门电平，扇入系数，扇出系数，输入短路电流，高电平输入电流，平均传输延迟时间，空载功

8、耗。(1)输出高电平VOH：指至少有一个输入端接低电平时的输出电平。VOH的典型值是3.6V。(2)输出低电平VOL：输出低电平VOL是指输入全为高电平时的输出电平。VOL的典型值是0.3V。(3)开门电平VON：指在额定负载下，使输出电平达到标准低电平VSL的输入电平，它表示使与非门开通的最小输入电平。VON的产品规范值为VON